(57)【要約】【課題】  簡便な構成で高い信頼性が図られる。【解決手段】  被研磨材Ｗが、ワーク保持部３０の表面側に形成されるとともに、前記被研磨材の裏面により閉塞される密閉空間３６内に供給された加圧流体によって、その裏面側から押圧された状態で、ワーク保持部３０の表面に保持されて、パッド保持部２０に設けられた研磨パッド２１により研磨される構成とされた研磨機１０であって、加圧流体供給手段４０は、加圧流体を供給する駆動部と密閉空間３６とを連結させる加圧流体供給路４１を備え、加圧流体供給路４１に、前記加圧流体の流れを検知するフローメータ４３が設けられ、該フローメータ４３の出力信号に基づいて前記両保持部２０、３０の駆動を制御する制御部５１が設けられている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に被研磨材が保持されるワーク保持部と、表面に研磨パッドが保持されるパッド保持部とが備えられ、前記ワーク保持部の表面にワーク保持部材が設けられ、前記被研磨材は、前記ワーク保持部の表面のうち、前記ワーク保持部材の内側に保持される構成とされ、
前記ワーク保持部の表面側には、前記被研磨材の裏面により閉塞される密閉空間が形成され、該密閉空間の内部に加圧流体を供給する駆動部を有する加圧流体供給手段が備えられ、前記被研磨材は、前記密閉空間内に供給された前記加圧流体により、その裏面側から押圧された状態で、前記ワーク保持部の表面に保持されて、前記研磨パッドと被研磨材とが前記両保持部の表面に沿った方向に相対移動されることによって、前記研磨パッドにより前記被研磨材の表面が研磨される構成とされた研磨機であって、
前記加圧流体供給手段には、前記駆動部と前記密閉空間とを連結させる加圧流体供給路が形成され、該加圧流体供給路に、前記加圧流体の流れを検知するフローメータが設けられ、該フローメータの出力信号に基づいて前記両保持部の駆動を制御する制御部が設けられていることを特徴とする研磨機。
【請求項２】
請求項１記載の研磨機により被研磨材を研磨することを特徴とする研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被研磨材を研磨する研磨機および研磨方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばシリコンウェハや平面表示装置の前面ガラスパネル等の被研磨材は、化学機械的研磨法（ＣＭＰ法）によって研磨されていた。このＣＭＰ法は、例えばＳｉＯ２を含有するアルカリ性スラリー、ＣｅＯ２を含有する中性スラリー、Ａｌ２Ｏ３を含有する酸性スラリー、あるいは砥粒剤等を含有するスラリー等を用いて化学的、機械的に被研磨材を研磨し、当該被研磨材の表面を平坦にする方法である。
【０００３】
このようなＣＭＰ法を実施する手段として、例えば下記特許文献１に示されるような、表面に被研磨材が保持されるワーク保持部と、表面に研磨パッドが保持されるパッド保持部とが備えられ、これらの両保持部は、互いが平行に延在する各回転軸線回りに回転可能に支持され、前記研磨パッドの表面を前記被研磨材の表面に押付けた状態で、これらの表面同士の間にスラリーを供給しつつ、当該両保持部を前記各回転軸線回りに回転させる等して、前記被研磨材の表面を研磨する構成が知られている。
【０００４】
なお、前記ワーク保持部の表面には、前記被研磨材が保持される部分を囲うようにワーク保持部材（例えば、テンプレート若しくはリテーナリング等）が設けられ、研磨時に、被研磨材の表面に作用する当該表面に沿った方向の力によって、この被研磨材が前記ワーク保持部の表面上を滑って移動しようとした場合においても、当該被研磨材の外縁がワーク保持部材の内面に支持されることにより、被研磨材の前記移動を防ぐようになっている。
【０００５】
ところで、近年では、前記の構成に加え、ワーク保持部の表面側に、前記被研磨材の裏面により閉塞される密閉空間が形成され、該密閉空間の内部に加圧流体を供給する加圧流体供給手段が備えられ、前記被研磨材を、前記密閉空間内に供給された前記加圧流体により、その裏面側から押圧した状態で、前記ワーク保持部の表面に保持して、前記研磨パッドにより前記被研磨材の表面を研磨する構成が採用されている。該構成により、研磨時に、被研磨材の表面を前記研磨パッドの表面に一様に当接させることが可能になり、被研磨材の例えば平面度等といった研磨精度の向上が図られている。
【０００６】
しかしながら、前記従来の研磨機では、研磨時に、前記被研磨材の表面に作用する当該表面に沿った方向の力により、この被研磨材が前記ワーク保持部材を乗越えるおそれがあった。ここで、研磨機が使用される過程において、前記研磨パッドの表面に傷等が入ると、研磨時に被研磨材に作用する前記力が大きくなり、被研磨材のワーク保持部材の乗越えが生じ易くなる。このような乗越えが生じた状態で被研磨材を前記研磨すると、この被研磨材が割れたり破砕したりするおそれがある。
【０００７】
以上の問題は、被研磨材を、前記加圧流体によりその裏面側から押圧した状態で、ワーク保持部の表面に保持する構成において特に生じ易い。
そのため、従来から、研磨時に被研磨材がワーク保持部材を乗越えていないか否かを検査する手段に対する要望が高く、このような手段として例えば、画像処理装置を用いた監視システムが採用されていた。
【特許文献１】特公平７−３５０１７号公報（第３−６頁、第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、このような監視システムでは、高い信頼性および処理時間の短縮化を図るためにはその分コストも高くなるので、製品競争力のさらなる向上を図ることが要求されていた。
【０００９】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、簡便な構成で高い信頼性が図られ、製品競争力の向上された研磨機および研磨方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような課題を解決して、前記目的を達成するために、本発明の研磨機は、表面に被研磨材が保持されるワーク保持部と、表面に研磨パッドが保持されるパッド保持部とが備えられ、前記ワーク保持部の表面にワーク保持部材が設けられ、前記被研磨材は、前記ワーク保持部材の内側に位置する前記ワーク保持部の表面に保持される構成とされ、前記ワーク保持部の表面側には、前記被研磨材の裏面により閉塞される密閉空間が形成され、該密閉空間の内部に加圧流体を供給する駆動部を有する加圧流体供給手段が備えられ、前記被研磨材は、前記密閉空間内に供給された前記加圧流体により、その裏面側から押圧された状態で、前記ワーク保持部の表面に保持されて、前記研磨パッドと被研磨材とが前記両保持部の表面に沿った方向に相対移動されることによって、前記研磨パッドにより前記被研磨材の表面が研磨される構成とされた研磨機であって、前記加圧流体供給手段には、前記駆動部と前記密閉空間とを連結させる加圧流体供給路が形成され、該加圧流体供給路に、前記加圧流体の流れを検知するフローメータが設けられ、該フローメータの出力信号に基づいて前記両保持部の駆動を制御する制御部が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、前記密閉空間が被研磨材の裏面により閉塞されるとともに、前記加圧流体供給手段に前記フローメータが備えられているので、研磨時に、被研磨材の表面に作用する当該表面に沿った方向の力により、この被研磨材が前記ワーク保持部材を乗越えようとして、前記密閉空間の閉塞状態が解除されると、この密閉空間内および前記加圧流体供給路内の加圧流体が、被研磨材の裏面側から外部に流出することになる。したがって、被研磨材が前記ワーク保持部材を乗越えようとしたときの前記加圧流体供給路内の加圧流体の流れを、前記フローメータにより検知させることが可能になる。
【００１２】
さらに、前記制御部が設けられているので、研磨時における加圧流体供給路内の加圧流体の流れが、前記フローメータにより検知されたときに、このフローメータの出力信号に基づいて前記両保持部の駆動を停止させることが可能になる。したがって、被研磨材が割れたり破砕したりすることを防ぐことも可能になり、この被研磨材の破片により研磨機が破損することを抑制することができる。
以上により、研磨時に被研磨材がワーク保持部材を乗越えていないか否かの検査を、簡便な構成で高い信頼性で実現することが可能になり、製品競争力の向上された研磨機を提供することができる。
【００１３】
ここで、一般に、研磨機が使用される過程において、前記研磨パッドの表面に傷等が入ると、研磨時に被研磨材に作用する前記力が大きくなり、被研磨材のワーク保持部材の乗越えが生じ易くなるので、前記のように、前記フローメータにより加圧流体供給路内の加圧流体の流れを検知することが可能になると、研磨パッドの摩耗状況を監視することも可能になり、メンテナンス性の向上を図ることもできる。
【００１４】
また、本発明の研磨方法は、請求項１記載の研磨機により被研磨材を研磨することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る研磨機および研磨方法によれば、研磨時に被研磨材がワーク保持部材を乗越えていないか否かの検査を、簡便な構成で高い信頼性で実現することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明に係る研磨機の一実施形態について説明する。図１に示す研磨機１０は、表面に被研磨材Ｗが保持されるワーク保持部３０と、表面に研磨パッド２１が保持されるパッド保持部２０と、被研磨材Ｗの表面と研磨パッド２１の表面との間にスラリーを供給する図示されないスラリー供給手段とが備えられている。
パッド保持部２０は、図示されないパッド保持部駆動部により、その前記表面に直交する方向に延びる回転軸線回りに回転可能、かつワーク保持部３０の表面に向けて進退可能に支持されている。なお、研磨パッド２１は、例えば合成樹脂繊維、不織布、あるいは硬質ウレタン等により形成されている。
【００１７】
ワーク保持部３０は、ダイヤフラムシート３１と、該ダイヤフラムシート３１の裏面側の略全域に亙って設けられたラバープレート部３２と、ダイヤフラムシート３１の表面のの中央部に設けられ、例えばフェルト状の合成繊維により形成されたバッキング材３３とを備えた概略構成とされている。以上により、前記研磨パッド２１の表面と対向するワーク保持部３０の表面は、バッキング材３３の表面と、ダイヤフラムシート３１の表面のうち、バッキング材３３が設けられた表面を除いた部分とにより構成とされている。
【００１８】
そして、ダイヤフラムシート３１の表面のうち、バッキング材３３が設けられた表面を除いた部分に、このバッキング材３３の外周縁を囲うようにワーク保持部材３４が設けられ、研磨時に、被研磨材Ｗの表面に作用する当該表面に沿った方向の力によって、この被研磨材Ｗがワーク保持部３０の表面上を滑って移動しようとした場合においても、当該被研磨材Ｗの外縁がワーク保持部材３４の内面に支持されることにより、被研磨材Ｗの前記移動を防ぐようになっている。なお、バッキング材３３の厚さは、ワーク保持部材３４の厚さよりも小さくされ、かつバッキング材３３の厚さと被研磨材Ｗの厚さとの合計は、ワーク保持部材３４の厚さよりも大きくされ、研磨時に、ワーク保持部材３４の表面と研磨パッド２１の表面との間に隙間ができるようになっている。
【００１９】
ここで、ラバープレート部３２の表面のうち、バッキング材３３の外周縁と対応する部分に環状凹溝３２ａが形成され、該凹溝３２ａ内に、その全周に亙って連続的に弾性部材３５（例えばＯリング）が、ラバープレート部３２の表面から突出した状態で配置されている。これにより、ラバープレート部３２の表面とダイヤフラムシート３１の裏面との間のうち、被研磨材Ｗが配置される領域と対応する部分は、弾性部材３５の内周面と、ラバープレート部３２の表面と、ダイヤフラムシート３１の裏面とにより画成された空間３６が形成された構成とされている。
【００２０】
なお、この空間３６では、ダイヤフラムシート３１およびバッキング材３３が通気性を有するので、密閉空間にはならない。したがって、研磨時に、バッキング材３３の表面に被研磨材Ｗが後述するように保持された際、ワーク保持部３０の表面側に形成された前記空間３６が、被研磨材Ｗの裏面により閉塞されて密閉空間３６とされるようになっている。また、ワーク保持部材３４の内周縁は、環状凹溝３２ａおよび弾性部材３５の幅方向中央部付近に位置されている。
【００２１】
また、ラバープレート部３２には、厚さ方向に貫通し、かつ密閉空間３６に開口する加圧流体流入口３２ｂが形成され、この加圧流体流入口３２ｂを介して密閉空間３６に加圧流体（例えばエアや水等）を供給する図示されない駆動部を有する加圧流体供給手段４０が連結されている。
加圧流体供給手段４０は、加圧流体流入口３２ｂと前記駆動部とを連結させる加圧流体供給路４１と、この加圧流体供給路４１に、前記駆動部から供給された加圧流体を制御信号に対応した圧力に変換する電空変換器４２と、加圧流体の流れを検知するフローメータ４３とが、前記駆動部から加圧流体流入口３２ｂに向けてこの順に設けられた構成とされている。
【００２２】
ワーク保持部３０は、図示されないワーク保持部駆動部により、パッド保持部２０の前記回転軸線と平行な軸線回りに回転可能に支持されるとともに、研磨パッド２１の表面に沿って水平移動されるようになっている。また、このワーク保持部駆動部により、ワーク保持部３０は、パッド保持部２０の表面に向けて進退可能に支持されている。
【００２３】
以上により、被研磨材Ｗは、密閉空間２３内に供給された加圧流体により、その裏面側から押圧された状態で、ワーク保持部３０の表面に保持されて、研磨パッド２１と被研磨材Ｗとが前記両保持部２０、３０の表面に沿った方向に相対移動されることによって、研磨パッド２１により被研磨材Ｗの表面が研磨される構成とされている。
【００２４】
さらに本実施形態では、加圧流体供給手段４０のフローメータ４３の出力信号に基づいて前記両保持部２０、３０の駆動を制御する制御部５１が設けられている。制御部５１は、フローメータ４３と、前記ワーク保持部駆動部と、前記パッド保持部駆動部とに接続され、研磨時に、常時フローメータ４３からの出力信号を受信し、この出力信号に基づいて、加圧流体供給路４１内に加圧流体が流れたか否かを判断し、加圧流体が流れたと判断した場合に、前記ワーク保持部駆動部と、前記パッド保持部駆動部とに、駆動を停止させる信号を送信し、これらの両保持部駆動部を停止させるようになっている。
【００２５】
次に、以上のように構成された研磨機１０を用いて被研磨材Ｗを研磨する方法について説明する。
まず、ワーク保持部３０とパッド保持部２０とを、前記各保持部駆動部により離間させた状態で、被研磨材Ｗを、ワーク保持部材３４に囲まれたバッキング材３３の表面に付着する。次に、ワーク保持部３０とパッド保持部２０とを互いに相対的に接近移動させることにより、研磨パッド２１の表面に被研磨材Ｗの表面を押付けるとともに、弾性部材３５をダイヤフラムシート３１の裏面に押付け、これらの弾性部材３５およびダイヤフラムシート３１を、前記両保持部２０、３０の接近離間方向に押し潰す。これにより、前記空間３６が被研磨材Ｗの裏面、および弾性部材３５により閉塞されて密閉空間３６とされる。
【００２６】
そして、加圧流体供給手段４０の前記駆動部を駆動させ、加圧流体を電空変換器４２およびフローメータ４３を順次通過させて、加圧流体流入口３２ｂを介して密閉空間３６に加圧流体を供給する。これにより、弾性部材３５よりも内側に位置するダイヤフラムシート３１が、バッキング材３３および被研磨材Ｗとともに、パッド保持部２０の表面に向けて押圧される。すなわち、被研磨材Ｗが裏面側から押圧された状態で、ワーク保持部３０の表面に保持される。なお、この研磨時に、密閉空間３６内の圧力は、加圧流体がエアの場合、約４ｋＰａ程度に維持される。
【００２７】
この状態で、前記ワーク保持部駆動部およびパッド保持部駆動部を駆動させて、前記両保持部を前記各軸線回りに回転移動させるとともに、ワーク保持部３０を、研磨パッド２１の表面に沿ってこの表面内を移動させることによって、研磨パッド２１の表面により被研磨材Ｗの表面を研磨させる。なお、この際、前記スラリー供給手段により、研磨パッド２１の表面と被研磨材Ｗの表面との間にスラリーを供給する。
【００２８】
この研磨時において、被研磨材Ｗがワーク保持部材３４を乗越えようとして、被研磨材Ｗの裏面による密閉空間３６の閉塞状態が解除されると、被研磨材Ｗの裏面側から密閉空間３６、および加圧流体供給路４１内のエアが外部に流出し、加圧流体供給路４１内のエアの流れがフローメータ４３により検知される。なお、本実施形態では、加圧流体供給路４１内で、約２ｍｌ／ｍｉｎ以上のエア流量が検知される。
【００２９】
ここで、被研磨材Ｗを研磨する過程において、制御部５１により、常時フローメータ４３からの出力信号を受信させ、この出力信号に基づいて、加圧流体供給路４１内に加圧流体が流れたか否かを判断させる。そして、制御部５１により、加圧流体供給路４１内に加圧流体が流れたと判断されたときに、前記ワーク保持部駆動部と、前記パッド保持部駆動部とに、駆動を停止させる信号を送信し、これらの両保持部駆動部を停止させ、研磨を中止する。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態の研磨機１０および研磨方法によれば、密閉空間３６が被研磨材Ｗの裏面により閉塞されるとともに、加圧流体供給手段４０にフローメータ４３が備えられているので、研磨時に、被研磨材Ｗの表面に作用する当該表面に沿った方向の力により、この被研磨材Ｗがワーク保持部材３４を乗越えようとして、密閉空間３６の閉塞状態が解除されると、この密閉空間３６内および加圧流体供給路４１内の加圧流体が被研磨材Ｗの裏面側から外部に流出することになる。したがって、被研磨材Ｗがワーク保持部材３４を乗越えようとしたときの加圧流体供給路４１内の加圧流体の流れを、フローメータ４３により検知させることが可能になる。
【００３１】
さらに、制御部５１が設けられているので、研磨時における加圧流体供給路４１内の加圧流体の流れが、フローメータ４３により検知されたときに、このフローメータ４３の出力信号に基づいて前記両保持部２０、３０の駆動を停止させることが可能になる。したがって、被研磨材Ｗが割れたり破砕したりすることを防ぐことも可能になり、この被研磨材Ｗの破片により研磨機１０が破損することを抑制することができる。
以上により、研磨時に被研磨材Ｗがワーク保持部材３４を乗越えていないか否かの検査を、簡便な構成で高い信頼性で実現することが可能になり、製品競争力の向上された研磨機１０を提供することができる。
【００３２】
ここで、一般に、研磨機１０が使用される過程において、研磨パッド２１の表面に傷等が入ると、研磨性能が悪化するとともに、研磨時に被研磨材Ｗに作用する前記力が大きくなり、被研磨材Ｗのワーク保持部材３４の乗越えが生じ易くなる。このため、このような研磨パッド２１は交換する必要があるが、前記のように、フローメータ４３により加圧流体供給路４１内の加圧流体の流れを検知することが可能になると、研磨パッド２１の摩耗状況、特に研磨パッド２１の交換時期を監視することも可能になり、メンテナンス性の向上を図ることもできる。
【００３３】
また、前述の検査を、密閉空間３６内の圧力に基づいてするのではなく、フローメータ４３により、加圧流体供給路４１内の加圧流体の流れの有無を検知させることにより実施するようになっているので、本実施形態のように、研磨時に、密閉空間３６内の圧力が４ｋＰａ程度の低圧に維持されている場合においても、信頼性の高い前記検査を実現することができる。
【００３４】
すなわち、研磨時に、密閉空間３６内の圧力が低圧であると、該空間３６内の加圧流体が外部に漏洩しても、密閉空間３６内の圧力変化が小さいので、前述の検査を高精度に実施することが困難になるおそれがある。
しかしながら、加圧流体供給路４１内の加圧流体の流れの有無を検知する本実施形態では、研磨時に、密閉空間３６内の圧力が低圧であったとしても、加圧流体の前記漏洩を確実に検知することが可能になり、信頼性の高い前記検査を実現することができる。
【００３５】
なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、前記実施形態では、フローメータ４３により、加圧流体供給路４１内の加圧流体の流れの有無を検知させ、該流れがその流量に拘わらず制御部５１によりあると
判断されたときに、前記ワーク保持部駆動部およびパッド保持部駆動部を停止させた構成を示したが、これに代えて、加圧流体の流量が所定値を超えたときに、制御部５１により、前記ワーク保持部駆動部およびパッド保持部駆動部を停止させるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
簡便な構成で高い信頼性が図られ、製品競争力の向上された研磨機および研磨方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態として示した研磨機の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  研磨機
２０  パッド保持部
２１  研磨パッド
３０  ワーク保持部
３４  ワーク保持部材
３６  密閉空間
４０  加圧流体供給手段
４１  加圧流体供給路
４３  フローメータ
５１  制御部
Ｗ  被研磨材
【図１】
2007111780.tif 000003